建筑结构设计中的抗震设计理念分析
2021-02-17高斌
摘 要:为了适应我国建筑行业的发展需求,提高建筑工程的安全性和稳固性,要重视高层建筑的抗震设计,完善建筑工程抗震设计方案,提升工程的整体设计水平,确保建筑工程符合规范规定的抗震标准。高层建筑结构复杂,楼层较多,如果建筑结构的抗震性能未达标,地震会破坏建筑结构,甚至会导致严重的伤亡事故。提升高层建筑的抗震能力可以确保结构稳定,所以工程设计应遵循抗震设计原则,确保建筑的结构符合安全标准。
关键词:建筑结构设计;抗震结构设计;理念
1建筑抗震结构设计的概念
建筑抗震结构的整体抗震结构设计主要是指在大型建筑的整体抗震结构设计中,设计人员能够大胆突破设计传统,充分吸收当地地震灾害的统计数据、地震灾害的严重程度以及经过长期实践积累的大型建筑整体抗震结构设计的技术经验,最终形成更加系统、科学的结构抗震建筑设计技术理念。此外,还要以适应这一理念为设计依据,完成所有主体结构和部分基础结构的整体设计。对于建筑主体结构抗震灾害的概念设计,设计人员更有必要灵活、科学地充分利用地震相关知识和当地有关地震的详细设计资料。
2建筑结构抗震设计中存在的问题
2.1设计人员的抗震设计概念不明确
抗震减灾设计是为了更好地抵御大地震中的灾害,提高抗震减灾能力,避免造成生命财产的严重损失。但是现在仍然有很多设计人员的建筑理念是用大量的优质钢筋混凝土来抵抗地震。实践证明,建筑材料结构中主要钢筋的固定不尽人意。而且,钢筋数量的增加不仅会直接降低建筑材料的延性,还会降低建筑结构的整体抗震适应性。因此,越来越多的研究发现,单纯通过计算钢筋数量来设计和分析结构的抗震能力是不全面的。在建筑结构设计中,不仅要突出需要加强的薄弱部位,还要突出不能被地震破坏的薄弱部位,以保证整个建筑主体结构的安全。由于基础构件的严重破坏往往直接消耗抗震建筑的大量能量,建立正确的建筑结构设计指导理念才是我国抗震建筑设计真正的基本指导思想。
2.2抗震设计在结构设计中不够重视
目前,许多建筑的主体结构在多次地震中遭到严重破坏,这也是由于目前的抗震设计在建筑结构设计中的重要作用不够明显,设计人员不够重视。这些安全问题和隐患,在遇到大地震时可能会逐渐放大,它已成为严重威胁人民生命和公共财产安全的重大社会问题。因此,在充分考虑抗震建筑实际工作环境的基础上,应做出合理的设计选择,以提高抗震设计水平。
3建筑结构抗震设计方法
一直以来,传统抗震设计就是单纯增加结构的强度和刚度来抵抗地震的侵袭,就是人们常说的“硬抗”。这种设计的原理是将地震能量直接传递给结构构件,结构构件的设计是抗震设计,以此来承受地震能量。这样方法虽能保证地震下结构的整体性,而且结构也不大容易倒塌,但是,结构损失是在所难免的。近年来,我国抗震技术也在不断向前迈进,技术人员提出的抗震设计也在实践中被不断地证明。当下,主流的抗震方式有以下几种:
3.1建筑结构减震设计
在我国建筑结构设计过程中,建筑结构工程师越来越重视建筑结构的抗震设计方法和相关的施工技术。其中,建筑结构阻尼技术主要是通过相关的阻尼装置,有效降低建筑结构主体结构的振动应力。大大增强了建筑结构的抗震性能和稳定性。通常,在建筑结构抗震技术中,一般只采用建筑结构抗震技术的一个分支,通过阻尼技术在建筑结构设计中的有效应用,能够增强整个建筑结构的抗震性能。同时,也有效减少了建筑结构和工程设计中产生的大量经济投资。新型减震施工技术使建筑结构内部结构更加牢固、稳定,从而使建筑结构更安全[3]。
3.2延性减震设计
多震国家的建筑结构设计主要方向都开始朝延性抗震理论过渡。延性减震设计,顾名思义,就是用材料的延性来减少地震的破坏力。因此,设计时就要增加结构或者构件的延性,通常是通过塑性铰的设计来增加延性的。延性抗震的目的就是结构构件可以产生塑性变形,也能造成损坏,但是不能够倒塌。结构设计时,往往会让其具有滞回的特性。通过这种特征来抵抗地震力的弹塑性变形,这样在大地震发生时,产生的是反复的弹塑性变形循环,以此来保护建筑。
3.3新结构
型钢混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于传统钢筋混凝土结构,耗能能力强,因此具有良好的抗震性能,能保证建筑结构的变形在安全的范围内,也就避免了建筑结构因变形过大而产生的质量问题,能够显著延长建筑结构的寿命及提升安全性。对比传统的抗震设计,没有增加成本而且降低了材料的费用。上述抗震设计中,在实际施工中应用最多的是前两种设计。这两种设计采用的方法、措施都是截然不同的,设计的机理、使用范围也不一样,因此这两种是相互独立的,在工程中可以通过协调使用起到更好的效果。
4建筑结构设计的抗震技术应用
科学的抗震设计能够有效提升建筑工程质量水平。为满足高层建筑的稳定性和安全性要求,在高层建筑设计时应根据项目的特殊性选择适合的抗震技术。对目前的高层建筑抗震设计分析,抗震技术主要有以下几种类型:
4.1抗震整体方案设计
进行高层建筑抗震设计时,要详细勘查项目所在地区的地质情况,避免采用抗震性能不佳的建筑结构模式。通过分析可知,建筑倒塌的主要原因是建筑的重要承重结构受地震作用力发生脆性破坏,所以优化建筑承重结构设计,可以有效提升建筑工程的抗震性能,通过对建筑结构的性能测算,确定刚度和轴压比等重要参数数据,结合项目的抗震设防烈度,可以精确计算地震发生时,建筑结构的受力情况,根据测算结果确定有效的建筑整体抗震防震实施方案,提高建筑结构的安全性能。
4.2粘滞阻尼抗震技术
可以在高层建筑的抗震设计中,应用黏滞阻尼装置提升建筑结构的抗震性能。它的工作原理是将建筑结构的支座转变为能够缓冲地震能量冲击的阻尼装置,当地震波作用于建筑结构时,黏滞活塞装置可以产生较大的阻尼,吸收部分地震能量,降低地震对高层建筑结构的危害影响。
4.3橡皮支座抗震技术
建筑的抗震设计可以通过优化支座结构设计提升整体结构的穩定性。将高层建筑简化为基础和主体二大结构部分,在两个结构间设置支座装置。由于高层建筑的竖向结构强度较大,在地震横波的作用下,支座上部结构会发生整体位移,传统的刚性结构支座没有活动余量,会在结构连接处产生刚性破坏。在连接处设置橡皮支座装置,外力作用会使结构连接处发生位移,有效降低地震对建筑结构的刚性破坏,在地震强度不高的情况下,地震造成的冲击对建筑的破坏性极其有限,可以保证建筑结构的稳固性。因为我国大部分地区的抗震设防烈度不高,所以橡皮支座抗震技术的应用范围较广泛,实际工程应用的抗震效果较好。高层建筑隔震技术的应用。
5结语
总之,在建筑设计中,建筑的抗震设计是整个结构设计中最重要的部分之一。因此,在建筑结构设计中,需要综合分析建筑所在区域的施工环境、技术等因素,借助现代计算机技术获取抗震数据,选择延性好、强度高的建筑材料,以保证建筑结构的抗震设计能够满足实际抗震需求。
参考文献
[1]胡安吉.建筑结构抗震设计理念与方法分析[J].居舍,2020(2):93.
[2]吴振.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].现代物业(中旬刊),2020(1):90.
[3]茹彩磊.建筑结构抗震设计关键问题及对策研究[J].居舍,2019(35):111-112.
作者简介:
高斌,男,河北省石家庄市人,研究方向:结构工程